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StröungswäGhter für flüseige oder gasförmige Medien Es sind bereits
Strömungswächter bekannt, bei denen ein i Stäbe mungsraum angeordneter verschiebbarer
Permanentmagnet auf einen außerhalb des Strömungsraumes angeordneten Magnetschalter
(Reed-Kontakt) einwirkt. Bei diesen Geräten werden die Permanentmagnet.
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bzw. die sie tragenden Körper von einem Differenzdruck beaufschlagt,
der sich durch den Druckabfall an diesem Neßglied innerhalb des Strömungsraumes
ergibt. Dieses Heßglied trägt im augemeinen den Permanentmagneten. Der sich ergebende
Druckabfall verursacht eine Verschiebung des den Permanentmagneten tragenden Neßgliedes,
wobei dieses von einer Druckfeder abgestlitzt ist und sich so weit in Druckrichtung
verlagert, wie dem Differenzdruck und des Gegendruck der Feder entspricht.
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Fntsprechende Einrichtungen sind bekannt, sowohl mit Anordnung der
Magnetschalter (Reed-Kontakt) in der Zentralachse des Meßgliedes als auch mit Anordnung
des oder der Reed-Kontakte außerhalb dieser Zentralachse. Bei diesen Ausführungsformen
kann der Magnetschalter außerhalb des StrUmungsraumeß auf der Oberfläche des Gehäuses
des Strömungswächters angeordnet sein, oder es können in einer oder in mehreren
Nuten der oder die Reed-Kontakte auf der Außenseite des Gehäuses untergebracht sein.
Endlich können der oder die Reed-Kontakte
auch in druckdichten Rohen
innerhalb des Strömungsraumes angeordnet sein, wobei sie von den Außenflächen der
ebenfalls im Strömungsraum angeordneten Magnete beaufschlagt werden.
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Die bekannten Einrichtungen der Strömungsüberwachung haben sich in
der Praxis bewährt, allerdings ergeben sich dann Schwierigkeiten, wenn solche Geräte
für Medien eingesetzt werden, die nicht vollständig rein sind. Solche gasförmigen
oder flüssigen Medien neigen dazu, Fremdstoffe abzusetzen, die zu einem Verklemmen
der bewegten Teile in den Strömungswächtern führen.
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Bei den bekannten Geräten wurde versucht diesen Nachteil dadurch zu
beseitigen, daß die Lagerung des Meßteiles im Strömungsschatten des zu überwachenden
strömenden Mediums angeordnet wurde. Bei Ausbildung der Strömungswächter unter Verwendung
eines Geradsitz-Ventilgehäuses wird dabei die Lagerung in der Zentralachse des Ventilsitzes
untergebracht, und zwar in geeignetem Abstand oberhalb des Ventilsitzes, wo praktisch
keine Strömungsbeeinflussung mehr erfolgt.
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Ausgedehnte Versuche haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt,
daß gerade diese Lagerung im Strömungsschatten die Ablagerung von Fremdstoffen an
den Lagerstellen besonder begünstigt.
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Dieses gilt sowohl für lose mitgeführte Fremdkörper, wie Staubartikel,
Rost, Hammerschlag, Hanf oder sonstige bei der Montage der Rohrleitung anfallende
Fremdkörper als auch für solche Fremdstoffe, die aus dem zu überwachenden Medium
selbst anfallen.
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Bei diesen Fremdstoffen handelt es sich um solche, die entweder in
dem Medium in Lösung vorhanden sind, oder aber, die aus Emulsionen an den gefährdeten
Lagerstellen ausfallen. Als Beispiel sei dabei die Kesselsteinbildung erwähnt, bei
der Kalium-, Natrium-oder
Kalzium-Verbindungen, insbesondere bei
höheren Temperaturen aus Kühlwässern, die überwacht werden sollen, ausgefällt werden.
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Die Versuche zeigen, daß das Ausfallen solcher Kesselsteinüberzüge
in wesentlich stärkerem Maße an solchen Stellen der Ob er flächen im Strömungsraum
geschieht, an denen keine genügende Strömung für eine laufende Selbstreinigung der
Oberfläche sorgt, während nämlich auph solchen Oberflächen, an denen eine große
Strömung des strömenden Mediums herrscht, Ablagerungen nur in geringer Schichtdicke
auftreten, stellen sich im Gebiet geringer oder gänzlich fehlender Strömungsbewegung
dicke Ablagerungsschichten ein.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wird bei einem Strömungswächter
für flüssige und gasförmige Medien mit einem im Strömungsraum verschiebbaren, mit
geeignetem Meßgeber versehenen Meßkörper und einer außerhalb des Strömungsraumes
angeordneten auf den Meßgeber ansprechenden Anzeige- oder Schaltvorriihtung gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, daß der den meßgeber tragende kolbenartige Meßkörper
nur einseitig im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit eine Auf- oder Anlage hat
und an seinem anderen Ende mittels einer einseitig fest mit seinem Ende und andererseits
fest mit einem Teil des Gehäuses oder Deckels verbundenen Wendelfeder schwebesitzartig
in drei Dimensionen praktisch frei beweglich ist. Hierdurch wird sichergestellt,
daß Ablagerungen in strömungsschwächeren Bereichen des Wächters nicht mehr zu einem
Verklemmen oder Festsetzen des Meßkörpers im Gehäuse des Strömungswächters führen
können. Die eins ein tige, vorzugsweise punktförmige An- oder Auflage erfolgt im
Bereich höchster Strömungsgeschwindigkeit und damit geringster Gefahr einer Bildung
von Uberzügen oder eines Absetzens von Fest stoffen. Auf der rückwärtigen Seite
wird der Meßkörper durch die fest mit ihm verbundene Wendelfeder schwebesitzartig
gehalten; er kann sich praktisch frei in drei Dimensionen bewegen, ohne von irgend
welchen Ablagerungen oder Uberzügen an Gehäuseteilen in der Bewegungsfreiheit beeinträchtigt
zu werden. Die Wendelfeder kann als Druckfeder oder auch als
Zugfeder
den Schwebesitz herbeiführen.
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Im Nachfolgeden wird der Erfindungsgedanke in Verbindung mit Permanentmagneten
als Meßgebern und Reed-Kontakten als Anzeige bzw.
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Schaltglied näher erläutert und in den Zeichnungen dargestellt.
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Dabei werden weitere Erfindungsmerkmale aufgezeigt. Anstelle der Reed-Kontakte
können in gleicher Weise Hall-Generatoren oder Feldplatten mit entsprechender elektronischer
Schaltung verwendet werden. Anstelle von Hall-Generatoren und Feldplatten können
ferner auch sogenannte Magnetdioden mit nachgeschaltetem Triac schalt er eingesetzt
werden. Der Meßkörper kann auch mis einem anderen Geber als einem Permanentmagneten
ausgerüstet sein. Beispielsweise kann eine Isolierstoffplatte zur Beinflussung eines
außerhalb des Strömungsraumes angeordneten kapazitiven Näherungsschalter vorgesehen
sein.
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Der Meßkörper kann jedoch auch meta'-lische Ringe, Platten, Stäbe
oder dergleichen als Geber erhalten, die einen oder mehrere außerhalb des Strömungsraumes
angeordnete induktive Näherungsschalter beeinflussen.
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In den Zeichnungen dargestellten bespieleweisen Ausführungsformen
der Erfindung wirken Magnete auf außerhalb des Strömungsraumes angeordnete Reed-Kontakte.
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In oxialem Längsschnitt zeigt: Abb. 1 einen Strömungswächter mit in
der unteren Stirnfläche vorgesehenem Einlaß und seitlichem Auslaß und Meßkörper
unter Federdruck, Abb. 2 einen Strömungswächter mit Geradsitzgehäuse, bei dem Einlaß
und Auslaß in der gleichen Höhe liegen1und Meßkörper unter Federdruck,
Abb.
3 einen Strömungswäcbter, bei dem der Geber in einem nichtmagnetischen Rohr mit
zylindrischem Innendurchmesser und runder oder kantiger Außenfläche untergebracht
istpund Meßkörper unter Federdruck und Abb. 4 einen Strömungswächter mit Meßkörper
unter Federzug.
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In Abb. 1 ist 1 ein vornehmlich aus Metall, wie Gußeisen, Stahl, rostfreien
Stahl, Messing, Rotguß oder dergleichen hergestellter Körper, in den bei 2 das flüssige
oder gasförmige Medium, welches überwacht werden soll, eintritt und bei 3 austreten
kann. Der Meßkörper 5 ist an seiner Vorderseite mit einem Strömungszapfen 4 versehen;
durch den am Strömungszapfen entstehenden Druckabfall wird der Meßkörper 5 in Richtung
des Pfeiles 14 nach oben gedrückt.
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Der Meßkörper 5 trägt den Magneten 7, der im dargestellten Beispiel
als Ringmagnet ausgebildet ist. Auf dem Meßkörper ist an der Stelle 11 die als Druckfeder
wirkende Wendelfeder 6 befestigt, die an ihrem anderen Ende an der Stelle 12 im
Gehäuse selbst fest eingeklemmt ist. Durch den Druckabfall am Strömungszapfen 4
wird der Meßkörper 5 mit dem Magneten 7 gegen den Druck der Wendelfeder 6 in Richtung
des Pfeiles 14 bewegt, und zwar so weit, bis zwischen dem Druckabfall und der Federkraft
ein Ausgleich stattgefunden hat.
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Ist der Weg genügend groß, so schaltet der Magnet 7 den Reed-Kontakt
9. Dieser befindet sich innerhalb des als Hohlkörper hergestellten Körpers 5 in
einem druckdichten Rohr 8, das in seinem Außendurchmesser so ausgelegt ist, daß
es die Innenflächen des Heßkörpers nicht berührt. Dieses Rohr dient also nicht als
Führungzapfen, sondern lediglich als druckdichte Aufnahme des Reed-Kontaktes.
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Der Reed-Kontakt selbst ist frei in einem Plastikrohr 13 untergebracht,
das beispielsweise mit der Kappe 10 fest verbunden ist.
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ueber geeignete Flanschsteckdosen und Stecker wird die elektrische
Verbindung mit dem Reed-Schalter hergestellt. Anstelle von Steckdose und Stecker
kann auch eine Kabelverbindung dienen. Die Verstellung des Mengenschaltpunktes erfolgt
in an sich bekannter Weise
durch Verschiebung des Reed-Kontaktes
in Richtung oder gegen die Richtung des Pfeiles.14.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform wird erreicht, daß der
Meßkörper 5 lediglich mit seinem Strömungszapfen 4 die innere Wandung des Strömungskörpers
1 berühtt. Sowohl in dem druckdichten Rohr 8 als auch gegenüber den sonstigen inneren
Wandungen des Strömungskörpers 1 besteht in jedem Fall genug Freiheit,daß sich der
Meßkörper 5 in drei Dimensionen schwebesitzartig praktisch frei bewegen kann. ErQ
wird lediglich durch die bei 11 auf ihm befestigte Wendelfeder gehalten, wobei diese
Wendelfeder bei 12 mit ihrem anderen Ende fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.
Die Verbindung der Wendelfeder mit dem Gehäuse erfolgt dabei durch eine in ihrem
Innendurchmesser schließend auf den Außendurchmesser der Feder abgestimmte Gehäusebohrung.
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Abb. 2 zeigt ein sogenanntes Gerad-Sitzgehäuse 1 als Strömungswächtergehäuse.
Der Eintritt des Mediums erfolgt bei 2, der Austritt bei 3.
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Der kolbenartige Meßkörper 5 ist mit dem Strömungszapfen 4 versehen
und trägt an seinem rückwärtigen Teil in diesem Fall zwei Magnete 7, die auf den
Reed-Kontakt 9 einwirken, der in dem druckdichten Rohr 8 untergebracht ist. Der
Meßkörper 5 ist an der Stelle 11 fest mit der als Druckfeder wirkenden Wendelfeder
6 verbunden.
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Diese Wendelfeder überdeckt die Außenflächen der beiden Magnete 7.
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An der Stelle 12 ist in diesem Fall die Wendelfeder 6 mit ihrem anderen
Ende auf einem inneren Ansatz des Deckels schließend befestigt, so daß auch hier
der Meßkörper sich in drei Dimensionen praktisch frei bewegen kann, da er durch
den Strömungszapfen 4 nur eine gewisse Anlage hat. Auch in diesem Fall ist das druckdichte
Rohr 8 für den zentrisch angeordneten Reed-Kontakt 9 mit so geringem Außendurchmesser
augeführt, daß zwischen dem Innendurchmesser des Meßkörpers 5 und dem Außendurchmesser
des druckfesten Rohres 8 für den Reed.Kontakt 9 genügend Spiel vorhanden ist.
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daß sich an keiner Stelle eine Berührung ergibt.
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In den Beispielen gemäß 4bb. 1 und 2 ist der Meßgeber jeweils als
Magnetring dargestellt. Da der Reed-Kontakt zentrisch angeordnet ist, ist es ohne
weiteres möglich, anstelle des oder der Magnetringe Stäbe, Quadern oder sonstwie
geformte Permanentmagnete anzubringen.
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Abb. 3 zeigt einen Strömungswächter, bei dem der Meßgeber in einem
Rohr mit zylindrischem Innendurchmesser angeordnet ist. 40 ist das Gehäuse des Strömungswächters,
das eine zylindrische Bohrung 41 aufweist. An seiner Außenfläche 42 kann das Gehäuse
zylindrisch oder kantig ausgebildet sein, beispielsweise 4, 6- oder 8-kantig.
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Das zu überwachende Medium tritt in Richtung des Pfeiles 43 in die
Vorrichtung ein und verläßt in Richtung des Pfeiles 44. Auf der Eintrittsseite befindet
sich das Einschraubstück 45, welches mit dem Innengewinde 46 zum Anschluß an die
Rohrleitung bestimmt ist. In dem rohrförmigen Stutzen 47 bewegt sich der Meßkörper
48, der an reinem Vorderteil mit einer Scheibe 49 für eine Dreipunktauflage versehen
ist. Die Seheibe für die Dreipunktauflage kann auch bei Hers tellung des Meßkörpers
48 als Preßteil direkt aufgepreßt sein. Der kegelförmige Teil 50 dient zur Verringerung
des Druckverlustes, wenn der Meßkörper 48 sich in Richtung des Pfeiles 43 bis zu
seinem hinteren Anschlag 51 bewegt hat. Der Meßkörper 48 hat bei 52 zwei bis vier
Durchlaßöffnungen, die das zu überwachende Medium aus dem ringförmigen Raum 53 in
den Innenraum 54 treten lassen, durch den das Medium sodann in Richtung des Pfeiles
44 abströmt. Das Innengewinde 55 dient zum Einschrauben der Rohrleitung auf der
Abströmseite. Der oder d4e Magnete 56 beaufschlagen bei Bewegung des Meßkörpers
in Richtung des Pfeiles 43 den Reed-Kontakt 57, der außerhalb des Gehäuses 40 beispielsweise
in einer Nut 58 untergebracht ist. Zur Einstellung auf gewünschte Schaltmengen
iet
der Reed.Kontakt 57 in Richtung des Doppel-Pfeiles 59 verschiebbar, wobei eine Verschiebung
in Gegenrichtung des Pfeiles 43 eine Herabsetzung der Schaltienge und eine Verschiebung
in Re Richtung des Pfeiles 43 eine Heraufsetzung der Schaltende bedeutet. Die als
Druckfeder wirkende Wendelfeder 60 ist vor dem Magneten 56 auf dem Ansatz 61 des
Meßkörpers befestigt, wobei sie gleichzeitig für eine Festlegung der Magnete 56
sorgt, indem beispielsweise ein Ansatz 62 senkrecht abgewinkelt in ein Loch des
Kragens 61 faßt. Die Feder 60 ist auf ihrem anderen Ende in dem Gehäuseteil 6),
das einen entsprechenden Innendurchmesser aufweist, eingeklemmt. In Ströiungsrichtung
ist sie durch den vorstehenden ringförmigen Ansatz 64 gesichXert.
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Auch bei dieser Ausführungsform wird der durch die Erfindung gewährleistete
Vorteil erzielt, weil die Dreipunktauflage 49 des Meßkörpers 48 im Strömungeraum
erreicht istt wobei diese Anlage im Gebiet höchster Strömungsgeschwindigkeit erfolgt.
Der Meßkörper 48 ist an keiner anderen Stelle zusätzlich gelagert, er wird durch
die Feder 60 schwebesitzartig und in drei Dimensionen praktisch frei beweglich gehalten.
Zum Abschirmen äußerer Felder ist über den Reed-Kontakt eine Kappe 65 aus ferritischem
Werkstoff gestülpt, diese verhindert, daß äußere Magnetfelder die Schaltfunktion
des Reed-Kontakt es beeinflussen können.
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Es sei wiederholt, daß anstelle der Hagnetringe 56 auch in diesem
Fall Stab- oder Quadermagnete oder auch Magnete- sonstiger Form verwendet werden
können, da der Meßkörper 48 durch die auf ihm festgeklemmte Feder 60, die wiederum
im Gehäuse bei 63 festgeklemmt ist, praktisch nicht drehbar ist. Somit verändert
sich die Lage des oder der Magnete in Umfangsrichtung gegenüber dem Reed-Kontakten
praktisch nicht.
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In Abb04 ist 7 das Gehäuse,vorzugsweise aus Kunststoff,das von dem
zu messenden Medium durchströmt wird,welches in Rioh.-tung des Pfeiles 72 eintritt
und die Vorrichtung in Richtung der pfeile 73 verlässt.Die Zugfeder 74 ist bei 75
in das Gehäuse eingeklemmt und mit ihrem anderen «nde fest mit dem als Hohlzylinder
ausgebildeten Messkörper 76 verbunden. Auf dem Messkörper ist der Ringmagnet 77
angebracht,der den ausserhalb der Vorrichtung(nicht dargestellten) Reed-ontakt beeinflusst,wie
in Verbindung mit Abb.3 beschrieben, Mit dem Messkörper 76 ist der sogenannte Strömungszapfen
78 konischer Form verbunden,der bei 79 eine gewisse Anlage hat.
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Das Medium strömt bei 72 ein,tritt in den hohlen Messkörper 76 ein
und durch die Offnungen 80 aus diesem aus .Der Messkörper wird hierdurch gegen die
Wirkung der Zugfeder 74 in Richtung des Pfeiles 72 verschoben,wonit auch einerseits
die größe des Abströmquerschnittes bei 73 und andererseits der (nicht dargestellte)
Reed-Kontakt beeinflusst wird.
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Auch hier hat der Messkörper 76 schweXesitzartige,praktisch freie
Beweglichkeit in allen Richtungen.
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Vorteilhafterweise ist trotz der beweglichen Anordnung eine Drehbewegung
der Messkörper in allen Ausführungsformen nicht möglich.
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-ptentansprüche-